L'origine des combustibles fossiles
L'explication de l'origine des combustibles fossiles par l'évolution géologique de la matière organique a été formulée dès le XIXe siècle bien qu'elle était alors fortement concurrencée par des théories impliquant des mécanismes inorganiques comme par exemple l'action de l'eau sur des carbures métalliques.
Comment mettre en évidence l'origine organique des combustibles fossiles ?
Dans cette partie nous mettrons en évidence l'origine organique (matière vivante) des combustibles fossiles en s'appuyant sur des indices trouvés dans les combustibles fossiles :
- les restes d'êtres vivants identifiables,
- des analyses chimiques signant la présence de matière organique,
- des structures moléculaires identifiables propres au vivant.
I. L'origine des combustibles fossiles
A. Les études microscopiques.
- L'observation de palynofaciès.
L'observation en lame mince de la matière organique contenue dans une roche permet d'apporter des renseignements sur son origine. Le palynofaciès est l'image microscopique des constituants organiques d'une roche. L'élimination de la fraction minérale est indispensable avant son identification.
On trouve dans les palynofaciès trois grands groupes de constituants : les palynomorphes qui regroupent l'ensembles des microfossiles animaux et végétaux résistants à l'attaque de l'acide, les phytoclastes correspondant aux restes de végétaux supérieurs et la matière organique amorphe (MOA) qui faute de structures reconnaissables, n'est pas identifiable.
Les palynofaciès suivants sont issus d'une étude de roches détritiques datées l'Oligocène situées sur la marge angolaise. La richesse en matière organique en fait des roches potentiellement intéressante pour l'industrie pétrolière.
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| Matière organique amorphe ou l'origine n'est pas discernable. | Débris ligno-cellulosiques dont les fibres sont encore visibles. |
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| Fragment de cuticule végétale avec la trace d'un stomate. | Débris de végétaux dont les fibres ligno-cellulosiques sont encore visibles. |
*Chaque barre horizontale sur les photographies représente 100 micromètres
- L'observation au microscope électronique.
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Ultralaminae observées au microscope électronique à transmission. Ces structures sont des empilements de parois cellulaires de micro-algues marines datant de Jurassique supérieur. |
B. Les analyses chimiques.
- L'analyse des rapports H/C et O/C des kérogènes*
kérogène : Le kérogène, du grec signifiant "qui engendre la cire", est la substance intermédiaire entre la matière organique et les combustibles fossiles.
La matière organique est composée essentiellement, par abondance respective, de carbone, d'oxygène, d'hydrogène, de soufre et d'azote. L'analyse du kérogène permet de déterminer l'origine de la matière organique ainsi que son dégré d'évolution. Les rapports qui varient en fonction de la source de MO et de son évolution sont reportés dans le diagramme de Van Krevelen, du nom du spécialiste du charbon qui l'a mis au point.
On distingue quatre origines pour le kérogène :
| Type I: correspond à des kérogènes formés en milieu lacustre par l'accumulation de micro-algues et de procaryotes. Il a été défini à partir de la formation Éocène de Green River (USA). |
Diagramme de Van-Krevelen et position des kérogènes immatures. |
| Type II: correspond à des kérogènes formés à partir de la matière organique marine. Il a été défini à partir des schistes cartons du Toarcien inférieur du bassin parisien. | |
| Type III: correspond à des kérogènes formés à partir de végétaux supérieurs plus ou moins concentrés dans les sédiments. Défini actuellement dans le delta actuel de Mahakam en Indonésie. | |
| Type IV : correspond à un matériel organique oxydé que l'on ne peut rapporter à aucune biomasse originelle. Il ne présente aucun intérêt pétrolier. |
C. Les analyses moléculaires.
Pour étudier les molécules organiques dans le bitume ou le kérogène, on utilise la chromatographie en phase gazeuse et la spectrométrie de masse. Des molécules présentes dans les membranes, les tissus, les pigments, les résines ou les cuticules des feuilles sont préservées dans les sédiments et restent identifiables. Seuls les groupements fonctionnels (liaisons -OH) et les doubles liaisons disparaissent pendant la diagénèse précoces. Le squelette hydrocarboné préservé, appelé géomolécule, permet d'idenfier les précurseurs moléculaires.
Ces fossiles géochimiques permettent d'identifier les organismes dont ils proviennent.
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Le cholestérol est présent dans les membranes des cellules eucaryotes où il participent à la rigidité des membranes plasmiques. Ils existe une grande variété de stérols utilisés comme biomarqueurs. |
La chlorophylle est caractéristique des végétaux photosynthétiques. Le noyau tétrapyrolique se retrouve dans les sédiments lorsque la source de MO est végétale. |
La suite ... II. La genèse des combustibles fossiles